前驱粉粒度对Bi-2223带材微观结构和超导电性的影响研究

本文主要研究了前驱粉粒度对Bi-2223带材微观结构和超导电性的影响。通过调整溶液浓度和机械球磨,采用喷雾热分解方法制备了三种不同粒度的前驱粉(7um,2um,<1um)。三种粒度的前驱粉经热处理后的相组分均为Bi-2212,(Sr,Ca)_xCu_yO_d (AEC)和CuO。研究发现,AEC相的尺寸和含量均随着前驱粉粒度的减小而增加。在平均粒度为2um的前驱粉中,CuO相的含量和大小均为最小。采用这三种不同粒度的前驱粉制备的37芯带材,前驱粉平均粒度为2um的带材具有最高的临界电流,同时相对于另外两根带材,该带材中有最高的Pb-3221相和最少的AEC含量。研究结果表明,前驱粉粒度的大小主要影响了前驱粉中AEC和CuO两种相的大小和含量,进而导致了所制备带材的临界电流及芯丝中非超导相的变化。     

喷雾热分解制备Bi-2212前驱粉末的相演变和超导性能

采用喷雾热分解技术制备高温超导Bi₂Sr₂CaCu₂O_x（Bi-2212）前驱粉末,并研究了粉末热处理过程中的相演变过程及线材的超导性能。结果表明,喷雾热分解制备的粉末平均粒度为3.03 μm,颗粒为球状并呈弥散分布。粉末在热处理过程中的相演变包含4个过程：粉末在527 ℃下主要进行硝酸盐的分解和组元之间的初步反应;由于喷雾粉末具有很高的活性,在588 ℃时生成Bi₂Sr₂CuO_x（Bi-2201）相;喷雾粉末在780 ℃发生Bi-2212相的成相反应;在834 ℃时粉末完全融化。Bi-2212/Ag超导线材的热处理温度窗口很窄,最高热处理温度T_max变化±2 ℃时,临界电流I_c的降幅达到了31 A。Bi-2212/Ag超导线材的最佳T_max为885 ℃,在该温度条件下制得的线材临界电流I_c（4.2 K, 0 T）达到最高值,约为486 A。前驱粉末的热处理气氛为氧气时,线材的临界电流可以进一步提高到712 A。     

激光冲击近β 型钛合金的室温拉伸和高周疲劳性能及其断裂机理

目的 提高近β钛合金的强度和高周疲劳性能。方法 对两相区固溶时效热处理后的TB6和Ti55531钛合金锻态材料表面进行了激光冲击强化（LSP）,并对强化前后的试样进行室温拉伸和高周疲劳试验。采用扫描电镜（SEM）对拉伸和高周疲劳断口进行了观察和分析。结果 与未LSP的样品相比,LSP后TB6和Ti55531钛合金的抗拉强度（Rm）分别提高了25 MPa和25 MPa,提高比例分别为2.26%和2.02%;屈服强度（Rp0.2）分别降低了48 MPa和30 MPa,降低比例分别为4.58%和2.54%;断面收缩率（A）、延伸率（Z）和弹性模量略有提升。在低应力水平下,LSP后Ti55531合金的疲劳寿命高于TB6合金,而在高应力水平下,TB6合金具有略高于Ti55531合金的疲劳寿命。结论 经过和未经LSP的TB6和Ti55531钛合金的拉伸断裂模式均为微孔聚集型韧性断裂与沿晶脆性断裂混合的断裂模式,表面激光冲击不改变其拉伸断裂模式,近β钛合金在不同应力状态的疲劳寿命差异与材料显微组织差异导致的疲劳裂纹萌生和扩展速率不同有关。     

NbTiTa超导体的特性与发展

介绍了NbTiTa超导体的加工工艺,与NbTi相比较讨论了NbTiTa超导体微观组织、临界电流密度、上临界场的特点.根据已获得的研究成果预测了NbTiTa超导体可能的发展方向.     

TC25G钛合金高温变形组织演变及强塑性研究

对比研究了网篮组织TC25G钛合金棒材在不同变形量下的组织演变及其550℃热暴露和蠕变性能变化。结果表明：随变形量的增加,合金热暴露后拉伸塑性逐渐增加,而高温抗蠕变性逐渐减弱,2种性能在变形量100%时达到良好匹配,均可满足工程应用要求。变形量的增加对应显微组织中片层α相的球化过程,在片层α相充分球化前,显微组织中多层级结构的界面强化效应使得合金具有良好的高温抗蠕变性;而α相充分球化后,以等轴组织为主的显微组织使得合金具有较好的塑性。随变形量的增加,热暴露后拉伸断口韧窝尺寸逐渐变得细小均匀,且韧窝深度增加,表明合金热暴露后塑性提升。纳米显微硬度测试结果表明,合金中初生α相的显微硬度高于β转变组织,通过固溶温度调整合金中α相的含量和分布,可提升抗蠕变性,但其效果不及变形量的调控显著;为获得最佳的高温强塑性匹配,可通过控制片层α相球化程度来实现。     

热处理对Ti-6Al-7Nb钛合金组织及性能的影响

制备了细等轴、粗等轴、网篮三种不同初始组织的Ti-6Al-7Nb棒坯,研究了固溶温度、时效温度和时间对Ti-6Al-7Nb钛合金的性能及显微组织的影响.结果表明,试样强度随固溶温度的升高而升高,但超过相变点后,强度有所下降,而塑性则随固溶温度升高明显降低.随时效温度升高,等轴α相尺寸大大增大,含量基本无变化,在550℃时效的样品获得了最大的强化效果.在相同的时效温度(600℃)下,延长时效时间抗拉强度明显提高,但屈服强度基本保持稳定,塑性有恶化趋势.通过热处理形成的等轴α相有利于提高塑性指标,形成的次生条状α相有利于提高强度指标.在本研究中,具有等轴初始组织的棒坯最佳热处理制度为:940℃×1h,AC+ 550℃×4h,AC;网篮初始组织的试样还需要通过其他方法进一步提高塑性.     

NbTi合金的主要缺陷及形成机制

通过对Nb Ti超导线材的制备过程中引起断线的典型缺陷表征,分析了Nb Ti合金中加工流线的形成和溶质再分配导致的富Ti偏析现象以及流线和暗斑的形成机理。结果表明:Nb Ti合金中的富Ti偏析可用X-Ray透射照片中的呈现的黑斑和木纹表征,其实质是一种通道偏析,为后续改进Nb Ti合金制备工艺,消除富Ti偏析、提高Nb Ti合金成分以及组织均匀性奠定基础。     

熔速对NbTi合金铸锭中富Ti偏析的影响

首先通过理论分析,发现熔速对富Ti偏析有重要影响,然后验证不同熔速条件下获得的Nb Ti超导合金铸锭中富Ti偏析的情况。结果发现,降低熔速,减弱了Ti元素在晶界的富集,有利于提高铸锭的宏、微观成分均匀性。以9kg/min熔速制备Φ520 mm规格Nb Ti合金铸锭,铸锭表面光整,熔炼过程稳定,成分均匀性好,与美国华昌公司Nb Ti合金棒坯的水平基本相当,是制备工程化应用的Nb Ti合金铸锭的理想熔速。     

细小等轴α相对Ti-55531合金静态再结晶行为的影响

初始等轴组织Ti-55531合金在相变点以上经过0.01、0.1、1 s~(-1)不同应变速率的等温压缩变形,随后进行750℃×5 min/AC热处理。采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了后续热处理时变形α相和基体β相的静态再结晶机理。结果表明,随着应变速率的升高,残留等轴α相的含量增加。变形合金中拉长α相在经过热处理后有球化现象,同时在强度相对较高的拉长α相端部的基体β相中,位错储能较高,有助于β相再结晶形核和空冷过程中局部高密度次生α相析出。     

β斑对TB6钛合金性能及拉伸变形行为的影响

通常认为TB6钛合金中的“β斑”会降低构件的力学性能,Fe元素偏析是导致β斑的主要原因。本文利用OM、SEM、EDS、EPMA等微观表征手段,结合对β斑样品拉伸过程的扫描电镜原位观察,分析了β斑区域和正常区域的显微组织、化学成分和硬度差异,研究了β斑对TB6合金拉伸变形行为的影响。结果表明：β斑区域组织中的初生α相含量少于5%,β晶粒粗大达到0.58mm,是正常晶粒尺寸的60倍以上;β斑区域的维氏硬度较正常区域略高;β斑区域中的V和Fe元素含量在宏观上无明显差异,但微区存在波动和不均匀分布,β斑区域的Fe元素含量离散性高于正常区域。V和Fe元素微区成分偏析是导致TB6合金后续加热和变形过程中相变温度差异的主要原因,局部先转变的β晶粒由于缺少晶界α相的钉扎,迅速长大。β斑材料在拉伸变形过程中,裂纹起始于粗大β晶粒的晶界处,晶界和晶内滑移是β斑组织的主要变形方式,β斑TB6合金的断裂模式为沿晶和穿晶混合的断裂模式。